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[IT뉴스]수명 다한 위성 태워 없앴더니… 스타링크 시대 ‘금속 미세먼지’ 우려

온카뱅크관리자

2026-09-11 16:27:25

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 저궤도 위성 급증에 폐위성도 늘어 ESA, 폐위성 재진입 항공기로 직접 추적 상층대기 금속입자 영향 분석 
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 <img alt="클러스터 위성이 지구 대기권으로 재진입하는 모습의 상상도./유럽우주국(ESA)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202609/11/chosunbiz/20260911162238466xyln.jpg" data-org-width="1920" dmcf-mid="KQJYc2XSa9" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202609/11/chosunbiz/20260911162238466xyln.jpg" width="658">
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 클러스터 위성이 지구 대기권으로 재진입하는 모습의 상상도./유럽우주국(ESA)
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 유럽우주국(ESA)은 올해 8월 31일과 9월 1일(현지 시각) 수명이 다한 인공위성 두 대를 남태평양 상공으로 떨어뜨렸다. 2000년 발사돼 지구 자기권을 관측해 온 클러스터 위성 ‘삼바’와 ‘탱고’다. 두 위성은 대기권에 진입한 뒤 수십 개 조각으로 부서지며 불탔다.
 스타링크를 비롯한 저궤도 위성망이 빠르게 확대되면서 수명을 다해 대기권으로 떨어지는 위성도 늘고 있다. 이에 따라 재진입 과정에서 발생하는 알루미늄 등 금속 입자가 상층 대기에 얼마나 유입되고, 대기 환경에 어떤 영향을 미치는지 확인해야 한다는 필요성도 커지고 있다.
 ESA는 이를 직접 확인하기 위해 통가에서 관측 항공기까지 띄워 삼바와 탱고의 마지막 순간을 추적했다. 항공기에 실린 30개 관측장비 가운데 29개가 위성의 재진입을 포착했고, 위성이 타는 순간 어떤 물질이 녹고 증발하는지 측정했다. ESA는 이번 관측으로 확보한 자료를 재진입 과정과 대기 영향을 분석하는 데 활용할 예정이다.
 ◇ 폐위성 태울 때 알루미늄도 증발… 성층권서 이미 확인
 위성은 초속 수㎞의 속도로 대기권에 들어온다. 이 과정에서 위성 앞의 공기가 급격하게 압축되고 가열되면서 표면 온도가 치솟고, 위성 구조물이 녹거나 증발한다. 특히 위성 구조재로 많이 사용하는 알루미늄은 증발한 뒤 산소와 반응해 산화알루미늄(알루미나) 같은 ‘금속 미세먼지’를 만들 수 있다.
 금속 미세먼지는 대부분 수십㎞ 이상의 대기 상층부에서 만들어지는 ㎚(나노미터·10억분의 1m)~㎛(마이크로미터·100만분의 1m) 크기의 금속 또는 금속산화물 입자를 말한다. 위성 재진입 과정에서 만들어진 입자는 높은 고도에 머물다가 시간이 지나면서 성층권으로 내려올 수 있다.
 금속입자는 이미 실제 대기에 존재한다. 미 국립해양대기청(NOAA) 연구진은 미 항공우주국(NASA)의 고고도 항공기로 성층권의 에어로졸을 채취해 분석한 결과를 2023년 미 국립과학원회보(PNAS)에 발표했다.
 연구진은 지름 120㎚ 이상의 성층권 황산 입자 가운데 약 10%에서 알루미늄 등 우주선에서 나온 것으로 보이는 금속 성분을 확인했다. 연구진은 20종이 넘는 원소의 비율을 분석한 결과 로켓과 인공위성에 쓰이는 특수 합금의 조성과 일치한다는 사실을 확인했다.
 2024년 미국 서던캘리포니아대(USC) 연구진은 국제 학술지 ‘지구물리학연구회보(GRL)’에 질량의 30%가 알루미늄인 250㎏짜리 위성이 대기권에서 재진입할 경우 산화알루미늄 입자가 약 29.8㎏이 만들어질 수 있다는 시뮬레이션 결과를 발표했다.
 한편 재진입으로 대기에 들어오는 인공물질의 양도 빠르게 늘고 있다. 올해 1월 국제 학술지 ‘액타 아스트로노티카(Acta Astronautica)’에 실린 분석에 따르면 2024년 지구 대기권으로 재진입한 인공물체의 질량은 약 490t으로 역대 최대치를 기록했다. 연구진은 같은 해 위성과 로켓에서 대기로 들어온 알루미늄의 양이 운석 등 자연적으로 지구에 들어오는 알루미늄을 처음으로 넘어선 것으로 추정했다.
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 <img alt="미 항공우주국(NASA)이 측정한 성층권의 오존층 모습./NASA" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202609/11/chosunbiz/20260911162239756vdjv.jpg" data-org-width="558" dmcf-mid="9R6c6XDgkK" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202609/11/chosunbiz/20260911162239756vdjv.jpg" width="658">
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 미 항공우주국(NASA)이 측정한 성층권의 오존층 모습./NASA
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 ◇ 산화알루미늄이 오존 파괴할까… 영향은 아직 미지수
 과학자들이 산화알루미늄에 주목하는 이유는 이 입자가 성층권에서 오존을 파괴하는 화학반응을 촉진할 수 있기 때문이다. 성층권의 염소 화합물인 염산과 질산염소는 산화알루미늄 입자 표면에서 반응해 염소 분자로 바뀔 수 있다. 염소 분자가 햇빛을 받으면 반응성이 강한 염소 원자가 만들어지고, 오존을 반복적으로 분해한다.
 다만 실제 성층권에서 해당 반응이 어느 정도 일어나는지는 아직 불확실하다. 올해 5월 국제 학술지 ‘어스 퓨처(Earth’s Future)‘에 발표된 연구에서는 2020~2022년 실제 로켓 발사와 위성 재진입 자료를 토대로 우주활동 증가 추세가 2029년까지 이어질 경우 대기 변화를 계산했다.
 연구진은 2029년 로켓 발사와 우주물체 재진입으로 인한 전 지구 성층권 오존 감소가 약 0.02%로 미미할 것으로 추정했다. 현재 예상되는 수준에서는 전체 오존층을 크게 바꿀 정도는 아니라는 결과다. 연구진은 오존 감소의 주요 원인이 산화알루미늄보다 고체로켓 추진제에서 나오는 염소와 로켓 발사 및 재진입 때 만들어지는 질소산화물이라고 지목했다.
 다만 연구진은 실제 관측 자료가 부족한 만큼, 금속산화물의 물리·화학적 특성을 직접 측정하는 연구가 필요하다고 덧붙였다. 재진입한 알루미늄이 어떤 화학물질로 바뀌는지, 입자의 크기는 얼마나 되는지, 어느 고도에서 만들어져 얼마나 오래 머무는지 등을 측정해야 한다는 의미다.
 스틴 레멘스 ESA 우주 쓰레기 담당 임시 책임자는 “재진입 위성이 정확히 언제, 어떻게 가열되고 부서지는지, 어떤 물질이 살아남는지에 대한 더 나은 데이터가 필요하다”며 “이를 통해 완전히 타 없어지는 위성을 설계하는 동시에 대기 오염도 막을 수 있다”고 말했다.
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